Aparat pentru studiul procesului de solidificare cu ajutorului modelului fizic

STADIUL ACTUAL

Dezvoltarea industriei siderurgice, necesita fabricarea unor produse cu performante calitative înalte si in acelaşi timp competitive reclama cunoaşterea aprofunda a fenomenelor si proceselor ce au loc la fabricaţie precum si creşterea cantităţii de otel. Astfel cantitatea de oţel va creşte pana in 2005 ajungând la 5000 kg otel de cap de locuitor.

Calitatea laminatelor obţinute din lingouri depinde de procesul tehnologic de elaborare a otelului, precum si de fluxul tehnologic de turnare,solidificare si de încălzire a lingourilor,care au o importanta la obţinerea unor indicatori tehnico-economici superiori. Condiţiile de turnare influenţează hotărâtor consumul de metal pe unitatea de produs siderurgic, cat si calitatea lingoului si a laminatelor.

Condiţiile de încălzire influenţează pronunţat comportarea lingourilor in timpul deformărilor plastice o încălzire judicios realizata poate asigura deformarea cu un regim de reduceri mari,cu influenta asupra calităţii.

Regimul de solidificare afectând structura lingoului,gradul de solidificare determina intr-o mare măsura proprietăţile mecanice si tehnologice ale produsului finit.

Calculele arata ca peste aproximativ 15 ani consumul mondial de energie electrica se va dubla. îngrijorarea este cu atât mai mare cu cat resursele sunt in continuare diminuate. Iată de ce problema găsiri de noi resurse de energie preocupa astăzi întreaga omenire.

Aceasta ar fi un aspect pentru ca pe de alta parte impune problema stringenta a reducerii consumurilor,a unei ofensive hotărâte pe toate planurile, pentru a cat mai buna gospodărire a acestei mari avuţii.

In cursul optimizării fluxului de solidificare, răcire, încălzire a lingourilor economiile de energie se obţin pe de o parte datorita mişcării pierderilor de căldura prin stabilirea duratelor de menţinere optime in lingotiera şi pe de alta parte datorita stabilirii regimurilor de încălzire optime.

Prin aplicarea metodelor de optimizare s-au realizat micşorări ale duratelor de încălzire de 30-65%, scăderii ale consumului de combustibil de 30-65% reducerii ale consumului de material 30-40%. În acelaşi timp se realizează micşorări ale investiţiilor pentru secţiile de încălzire ale laminoarelor degrosisoare. Durata de încălzire mai redusă, precum şi distribuţia favorabila de temperatură din interiorul lingoului, au drept efect micşorarea pierderilor prin oxidare,condiţii mai bune de deformare si reducerea consumului specific de otel lingou in cursul laminarii.

CAPITOLUL I Bazele teoretice ale solidificării

1.1 Turnarea indirecta

La turnarea indirecta trebuie tinut seama de conditiile curgerii fluidului prin spatial inchis. Liniile de current ale jetului cufundat in lichid isi pastreaza caracterul liniar numai pe o portiune a traictoriei pana la sectiunea denumita critica(-). Dupa aceasta linie jetul se desface si se formeaza curenti de recirculatie de sens contrar celui initial. Experimentele pe modele hidraulice au aratat ca distant ape care actioneaza curentul turbulent de sens invers este 1∕3 din distanta pana la sectiunea critica.Astfel tot volumul de lichid antrenat de jetul cufundat pana in sectiunea critica trebuie sa se intoarca pana in sectiunea ramasa libera ;jetul are o actiune de micsorare a presiuni sub planul critic si o actiune de marire a acesteia deasupra planului critic.

In cazul in care actioneaza mai multe jeturi in acelasi spatiu fiecare jet se dezvoltain conditiile restrictive ca si cum ar fi limitat de o membrana. Lpitki a efectuat cercetari privind dinamica umplerii lingotierei. Din ele se constata ca in zona de maxima intesitate acurentilor de recirculatie grosimea crustei de solidificare este minima. Din acest motiv in aceste locuri apar adesea fisuri. Prelucrarea statica a datelor din exploatare arata ca aparitia crapaturilor si defectelor de turnare este strans legata de viteza curentilor de recirculatie.

1.2 Turnarea directa

Din punct de vedere al mecanicii fluidelor procesul turnarii directe poate fi asemuit cu cazul evolutiei jetului turbulent in spatial deschis la un singur capat Baharev a demonstrate experimental urmatorul model al propagarii jetului in spatial limitat deschis intr-o singura parte

a) Liniile de current ale jetului vor fi neaparat inchise formand o miscare de recirculatie

b) Razele sectiunii jetului vor fi neaparat inchise si vor creste pana la o valoare critica

c) La o oarecare distanta de sectiunea critica ,viteza si debitul in directie longitudinala tind catre zero.

Cazand cu crestera rezistentei mediului.In conditiile reale de turnare procesele sunt mai complexe datorita rezistentei aerului ,actiuniifortei gravitationale ,formarii curentilor turbionari. Datorita curentilor de recirculatie se mareste aportul decaldura spre crusta solidificata ,micsorandu-se astfel viteza de solidificare Scaderea grosimii crustei conduce la cresterea tensiunilor in crusta si deci mareste pericolul aparitiei crapaturilor.